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泰州科德橡胶机械-密炼机:橡胶塑炼原理、特性、方法及影响因素

发布时间:2019-06-10 19:36:00 点击:    关键词:密炼机,捏炼机,开炼机,橡胶机械

生胶的塑炼原理

一.塑炼的定义

    泰州科德橡胶机械-密炼机厂家2019年6月10日讯  通过机械应力、 热、氧或加入某些化学试剂等方式, 使橡胶由强韧的高弹性状态转变为柔软的塑性状态的过程。

     塑性(可塑性) :橡胶在发生变形后,不能恢复其原来状态,或者说保持其变形状态的性质。

二.塑炼的目的和要求

1.塑炼的目的

     减小弹性,提高可塑性;降低粘度;改善流动性;提高胶料溶解性和成型粘着性。

2.塑炼胶的质量要求

( 1)可塑度要适当

    应满足加工工艺要求,在此基础上应具有最小的可塑性。 过度塑炼会降低硫化胶的强度、弹性、 耐磨性等,而且会增加动力消耗。

     塑炼程度: 根据混炼胶工艺性能和制品性能的要求来确定。

      如:供胶、浸胶、刮胶、擦胶和制造海绵等用途的胶料,要求的可塑度较大,生胶的塑炼程度要高些。供模压用的胶料,则要求可塑性宜小。

一般:

胶管外层胶可塑度: 0.3~0.35;

胶管内层胶: 0.25~0.3;

胎面胶: 0.22~0.24;

胎侧胶 0.35 左右;

海绵胶 0.5~0.6

( 2)塑炼均匀

三.生胶的增塑方法和原理

(一)增塑方法

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(二)塑炼原理

       生胶的分子量与可塑性有着密切的关系。 分子量越小,可塑性就越大。 生胶经过机械塑炼后, 分子量降低,粘度下降,可塑性增大。由此可见,生胶在塑炼过程中,可塑性的提高是通过分子量的降低来实现的。

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1.机械塑炼过程机理

在低温下: 在机械力作用下首先切断橡胶大分子链生成大分子自由基。(机械力引发橡胶大分子的断链,氧作为自由基接受体,起着阻断自由基的作用。)

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在高温下: 机械力切断橡胶大分子生成自由基的几率减少。 橡胶大分子在机械力的活化作用下, 氧引发橡胶大分子的断链。(机械力起到应力活化作用,氧作为自由基引发体,引发橡胶大分子的断链。)

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      链终止:橡胶氢过氧化物不稳定,分解生成较小的大分子,连锁反应终止。

2.影响塑炼的因素:

(1)机械力的作用

    根据理论分析,机械力对橡胶分子的断链作用,可表示为:

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  低温塑炼要求尽可能地降低辊温和胶温。

(2)氧的作用

      实验证明, 生胶结合 0.03%的氧就能使分子量减少 50%;结合 0.5%的氧,分子量由 10 万降到 5000。生胶塑炼时,随着塑炼时间的延长,橡胶质量和丙酮抽出物(其中含有氧化合物)的含量不断增加,可见氧在塑炼过程中与橡胶分子起了某种加成作用,参与了橡胶的化学反应。

(3)温度的作用

     存在双重影响:低温区( <110℃),随着温度升高,塑炼效果下降。——机械力作用高温区( >110℃),随着温度升高,塑炼效果提高。——氧的氧化作用

(4)静电作用

     塑炼过程中, 胶料受到强烈的摩擦作用产生静电。 静电积累产生放电现象, 使空气中的氧活化变为原子态氧和臭氧,加速橡胶分子的氧化断链作用。

(5)化学塑解剂

a.接受型塑解剂(低温塑解剂) :苯硫酚、五氯硫酚等。

b.引发型塑解剂(高温塑解剂) :过氧化苯甲酰( BPO)、偶氮二异丁腈( AIBN )等。

c.混合型塑解剂(链转移型塑解剂) :促进剂 M、DM 和 2,2’-二苯甲酰胺二苯基二硫化物等。

塑炼方法及影响因素

一.准备工艺

    切胶用切胶机将生胶切成小块,每块重量视胶种而异。

二.开炼机塑炼工艺

(一)开炼机塑炼的原理

     开炼机的两个辊筒以不同的转速相对回转, 胶料放到两辊筒间的上方, 在摩擦力的作用下被辊筒带入辊距中。 由于辊筒表面的旋转线速度不同, 使胶料通过辊距时的速度不同而受到摩擦剪切作用和挤压作用,胶料反复通过辊距而被塑炼。

(二)开炼机塑炼的工艺方法

    薄通塑炼法辊距在 1 mm 以下, 胶料通过辊距后不包辊而直接落到接胶盘, 让胶料返回到辊距上方重新通过辊距,这样反复数次。

      优点:胶料散热快,冷却效果较好,塑炼胶可塑度均匀,质量高,能达到任意的塑炼程度。

(三)开炼机塑炼的影响因素

1.装胶容量

    装胶容量取决于开炼机的规格,容量大,散热困难,胶温升高,降低塑炼效果;容量过小则降低生产效率。

合理的容量根据经验公式计算:

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合成橡胶塑炼时生热大,装胶容量应比天然橡胶少。

2.辊距

     辊距越小,机械塑炼效果越明显。薄通时实际使用辊距一般为 0.5~1mm。

3.辊速和速比

     辊距一定, 提高开炼机的辊速或速比会增大胶料的机械剪切作用, 从而提高机械塑炼效果。 开炼机的速比一般在 1.15~1.27 之间。速比过大,升温加快。

4.辊温

     辊温低,塑炼效果好。辊温过低容易造成设备超负荷而受到损害。 塑炼温度与生胶胶种有关, 天然橡胶通常控制前辊温度在 45~55℃,后辊温度在 40~50℃为宜。

5.塑炼时间

     在塑炼过程的最初 10~15min,胶料的门尼粘度迅速降低,此后渐趋缓慢。

三.密炼机塑炼工艺

    优点:自动化程度高,生产效率高,节能,劳动强度低;

     缺点:温度高,冷却困难,易过炼,出料为无定形状,需要配备相应的压片机。

(一)密炼机的工作原理

    物料从加料斗加入密炼室后,加料门关闭,压料装置的上顶栓降落,对物料加压。物料在上顶栓压力及摩擦力的作用下, 被带入两个具有螺旋棱、 有速比的、 相对回转的两转子的间隙中, 致使物料在由转子与转子, 转子与密炼室壁、 上顶栓、 下顶栓组成的捏炼系统内, 受到不断变化和反复进行的剪切、撕拉、搅拌和摩擦的强烈捏炼作用,从而达到塑炼的目的。

  物料在密炼室中主要受到几种作用:

1.转子间及转子与混炼室内壁间的作用;

2.转子棱间的搅拌作用;

3.转子轴向的往复切割作用。

(二)密炼机塑炼的工艺方法

      密炼机塑炼的工艺方法有一次塑炼法、分段塑炼法和化学增塑塑炼法三种。

(三)影响密炼机塑炼的因素

1.温度

    密炼机塑炼属高温塑炼, 生胶在密炼机内受高温及剧烈的机械剪切作用, 以高温氧化为主, 可在短时间内获得所需要的可塑度,一般密炼机的塑炼温度为 120℃以上,有的甚至可达到 160℃,但温度过高会导致橡胶物理机械性能下降。

     一般天然橡胶塑炼时的温度不超过 155℃为宜。采用密炼机塑炼合成橡胶,以免产生凝胶。温度范围要视胶种具体特性而定。对于 SBR,温度应控制在 155℃以下,以免产生凝胶。使用塑解剂时,塑炼温度可控制在 160℃。

2.转速

     转速快,塑炼效率高。转速从 25 转提高到 75 转,塑炼时间从 30min 缩短到 10min 。转速的提高必然会加速胶料生热升温,因此必须加强冷却。

3.时间

    用密炼机塑炼, 胶料的可塑度随塑炼时间的增加而增加。 使用塑解剂进行塑炼时, 塑炼效果会提高,塑炼时间可缩短 30%~50%。

4.上顶栓压力

    上顶栓必须加压,以增加转子对胶料的剪切作用。压力过小,不能压紧胶料,但压力过大,又会造成设备负荷过大。上顶栓压力一般为 0.5~0.8MPa。

5.装胶容量

     各种规格密炼机的装胶容量为密炼室容积的 48%~62%。

6.化学塑解剂

     密炼机塑炼温度高, 采用化学塑解剂增塑法合理有效, 不仅能充分地发挥塑解剂的增塑效果, 而且在同样条件下会降低排胶温度,提高塑炼胶质量。

四.螺杆塑炼机塑炼工艺

(一)螺杆塑炼机工作原理

    在螺杆塑炼机中, 生胶一方面受到螺杆的强烈的机械搅拌作用, 另一方面, 由于生胶受螺杆与机身内壁的摩擦产生大量的热,温度高达 150~180℃,从而加速氧化裂解,获得塑炼效果。

   优点:能连续生产,生产能力大,适用于大型轮胎厂。

    缺点:排胶温度高,塑炼胶的热可塑性大,质量不均,排胶不规则。

(二)影响螺杆塑炼机塑炼的因素

1.塑炼温度

     若温度偏低,设备负荷偏大,塑炼胶可塑度偏低, 且不均匀若温度太高,易使大分子链过度氧化降解而损害胶料质量。 因此,塑炼温度必须控制在适当的范围内。 天然橡胶塑炼温度一般控制在机尾 60℃以下,机身 80~90℃,机头 90~100℃,排胶温度 180℃以下。

2.喂料速度

      喂料速度要适当而均匀。速度过快,胶料在机筒内的停留时间短,塑炼不均匀,出现夹生现象。速度太慢,不仅降低生产效率。

3.排胶孔隙大小

     排胶孔隙大小依胶料塑炼程度要求而定。 孔隙小, 排胶速度和排胶量减小, 胶料可塑度偏大, 生产效率降低。反之,出胶孔隙加大,排胶量大,生产能力提高,但塑炼胶的可塑度偏低且不均匀。

五.塑炼后的补充加工

1.压片或造粒

2.冷却与干燥

3.停放干燥后的胶片按规定堆放 4~8h 以上才能恭下道工序使用。

4.质量检验

常用橡胶的塑炼特性

一.橡胶塑炼难易的原因

1.天然橡胶塑炼容易的原因:

( 1)大分子中存在甲基和双键的共轭效应,键能降低,易断裂;

( 2)分子量大,易断链;

( 3)大分子断链后生成的自由基稳定性高;

( 4)大分子氧化生成的氢过氧化物分解导致大分子链断裂破坏。

二.几种常用橡胶的塑炼特性

1.NR (天然橡胶)

    NR 比较容易进行塑炼,品种不同塑炼特性不同。烟片胶初始门尼粘度较高 (一般在 95~120 之间),必须进行塑炼加工才能获得适当的可塑性。 SMR系列的 NR 其初始门尼粘度较低(一般在 40~75 之间),一般不需要塑炼。

    NR用开炼机塑炼, 通常采用低温 (40~50℃),薄通塑炼效果好。 用密炼机塑炼时, 温度宜在 155℃以下。NR 塑炼时,常加入化学塑解剂来提高塑炼效果。

2.SBR(丁苯橡胶 )

     软 SBR 的初始门尼粘度一般在 54~64 之间,不需进行塑炼。SBR 采用机械塑炼效果不大, 比较有效的方法时采用高温塑炼法, 以 130~140℃温度最好, 温度过高易生成凝胶。

3.BR(顺丁橡胶)

    BR 一般不需要进行塑炼。

4.CR( 氯丁橡胶 )

    CR 的初始门尼粘度都较低,一般不需要进行塑炼。但在储存过程中其可塑性会下降,因此 CR 仍需经过塑炼加工,才能获得所要求的可塑性。

CR 宜采用开炼机进行塑炼,低温薄通塑炼效果最好。

5.IIR( 丁基橡胶 )

      门尼粘度在 38~75 之间的品种一般不需要塑炼。IIR 采用机械塑炼效果不大,但用密炼机在 120℃以上,并且加入塑解剂进行高温塑炼则可取得较好的塑炼效果。

6.NBR( 丁腈橡胶 )

      NBR 的塑炼应采用开炼机在低温( 40℃以下)、小辊距( 1mm 左右)、低容量(约为 NR 容量的1/2~1/3)。一般不宜用开炼机进行塑炼, NBR 很易生成凝胶。


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